From 2016 to 2019, meteorologists saw record-breaking heat waves around the globe, rampant wildfires in California and Australia, and the longest run of category 5 tropical cyclones on record. The number of extreme weather events has been increasing for the last 40 years, and current predictions suggest that trend will continue. But are these natural disasters simply bad weather? Or are they due to our changing climate? To answer this question we need to understand the differences between weather and climate— what they are, how we predict them, and what those predictions can tell us.
С 2016 по 2019 годы метеорологи зафиксировали рекордные периоды аномальной жары по всему миру, опустошительные лесные пожары в Калифорнии и Австралии и наибольшие по продолжительности тропические ураганы пятой категории. За последние 40 лет постоянно растёт число экстремальных погодных явлений, и, согласно последним прогнозам, данная тенденция продолжится. Но являются ли все эти стихийные бедствия просто «испортившейся» погодой? Или же изменения климата происходят по нашей вине? Чтобы ответить на этот вопрос, нам необходимо понять разницу между погодой и климатом: В чём суть этих явлений и насколько они предсказуемы,
Meteorologists define weather as the conditions of the atmosphere at a particular time and place. Currently, researchers can predict a region’s weather for the next week with roughly 80% accuracy. Climate describes a region’s average atmospheric conditions over periods of a month or more. Climate predictions can forecast average temperatures for decades to come, but they can’t tell us what specific weather events to expect.
а также что именно могут дать нам эти прогнозы. Метеорологи обычно определяют погоду как совокупность атмосферных условий в определённой местности и в определённое время. Сегодня учёные могут предсказывать погоду в регионе на ближайшую неделю с точностью до примерно 80%. Под климатом принято понимать средние атмосферные условиях для данного региона в течение периода времени от одного месяца и больше. На основе климатических наблюдений можно сделать прогноз о средних температурах на много лет вперёд, но с их помощью невозможно определить, какие метеорологические явления ожидать.
These two types of predictions give us such different information because they’re based on different data.
Руководствуясь этими двумя типами прогнозов, получают различную информацию, поскольку они строятся на отличающихся данных.
To forecast weather, meteorologists need to measure the atmosphere’s initial conditions. These are the current levels of precipitation, air pressure, humidity, wind speed and wind direction that determine a region’s weather. Twice every day, meteorologists from over 800 stations around the globe release balloons into the atmosphere. These balloons carry instruments called radiosondes, which measure initial conditions and transmit their findings to international weather centers. Meteorologists then run the data through predictive physics models that generate the final weather forecast.
Для предсказания погоды метеорологами требуются измерения исходных атмосферных условий. К ним относятся текущие показатели атмосферных осадков, давления, влажности, скорости и направления ветра, определяющие погоду в конкретном регионе. Дважды в сутки метеорологи из более 800 станций по всему миру запускают в атмосферу воздушные шары, на них установлены измерительные приборы, которые называются радиозонты и которые предназначены для сбора начальных данных и передачи их в международные метеорологические центры. Метеорологи затем загружают данные в прогностические модели физических явлений,
Unfortunately, there’s something stopping this global web of data from producing a perfect prediction: weather is a fundamentally chaotic system. This means it’s incredibly sensitive and impossible to perfectly forecast without absolute knowledge of all the system’s elements. In a period of just ten days, even incredibly small disturbances can massively impact atmospheric conditions— making it impossible to reliably predict weather beyond two weeks.
из которых затем составляют итоговый прогноз погоды. Но, к сожалению, эта глобальная сеть обмена данными не всегда может выдать точные предсказания, Потому что погода — по своей сути крайне хаотичная система. Это означает, что без фундаментальных знаний о всех элементах этой системы невозможно точно предсказывать весьма изменчивую погоду. За всего каких-то дней десять самые незначительные изменения способны сильно повлиять на атмосферные условия, из-за чего невозможно выдать достоверный прогноз на более чем две недели.
Climate prediction, on the other hand, is far less turbulent. This is partly because a region’s climate is, by definition, the average of all its weather data. But also because climate forecasts ignore what’s currently happening in the atmosphere, and focus on the range of what could happen. These parameters are known as boundary conditions, and as their name suggests, they act as constraints on climate and weather.
Климатические предсказания, напротив, куда менее изменчивы. Отчасти это потому, что климат региона фактически является усреднённой картиной всех погодных наблюдений. Но ещё и потому, что авторы климатических прогнозов не обращают внимание на происходящие в данный момент в атмосфере явления, а сосредотачиваются на возможных будущих сценариях. Такие параметры известны как пограничные факторы, и, как следует из их названия, служат для разграничения понятий климата и погоды.
One example of a boundary condition is solar radiation. By analyzing the precise distance and angle between a location and the sun, we can determine the amount of heat that area will receive. And since we know how the sun behaves throughout the year, we can accurately predict its effects on temperature. Averaged across years of data, this reveals periodic patterns, including seasons.
Одним из примеров пограничных факторов является солнечное излучение. Зная точное расстояние и угол между местностью и солнцем, мы можем установить количество получаемого этой местностью тепла. И поскольку нам известно, как ведёт себя солнце в течение года, мы можем с уверенностью предсказывать его влияние на температуру. Основываясь на средних данных за годы наблюдений, мы выделяем повторяющиеся в определённые периоды модели, которые включают поры года.
Most boundary conditions have well-defined values that change slowly, if at all. This allows researchers to reliably predict climate years into the future. But here’s where it gets tricky. Even the slightest change in these boundary conditions represents a much larger shift for the chaotic weather system. For example, Earth’s surface temperature has warmed by almost 1 degree Celsius over the last 150 years. This might seem like a minor shift, but this 1-degree change has added the energy equivalent of roughly one million nuclear warheads into the atmosphere. This massive surge of energy has already led to a dramatic increase in the number of heatwaves, droughts, and storm surges.
Большинство пограничных факторов имеют чётко определённые величины, которые, если и меняются, то медленно. Это позволяет учёным делать довольно точные предсказания на годы вперёд. Но вот здесь-то и кроется подвох. Даже самое незначительное изменение в этих пограничных факторах приводит к большим переменам в хаотичной системе погоды. Например, за последние 150 лет температура поверхности Земли увеличилась по почти 1 градус Цельсия. Казалось бы, ничтожная перемена, но рост температуры на 1 градус с точки зрения высвобождения энергии приблизительно эквивалентен взрыву в атмосфере одного миллиона ядерных боеголовок. Столь массивный выброс энергии уже привёл к колоссальной динамике таких численных показателей, как периоды аномальной жары, засухи и ураганов.
So, is the increase in extreme weather due to random chance, or changing climate? The answer is that— while weather will always be a chaotic system— shifts in our climate do increase the likelihood of extreme weather events.
Происходит ли рост стихийных бедствий бессистемно или в связи с изменениями климата? Ответ на этот вопрос следующий: поскольку погода всегда будет хаотической системой,
Scientists are in near universal agreement that our climate is changing and that human activity is accelerating those changes. But fortunately, we can identify what human behaviors are impacting the climate most by tracking which boundary conditions are shifting. So even though next month’s weather might always be a mystery, we can work together to protect the climate for centuries to come.
изменения в системе климата действительно повышают вероятность стихийных бедствий. Учёные практически едины во мнении, что наш климат меняется и что эти изменения ускоряются деятельностью человека. Однако, наблюдая за тем, какие именно пограничные факторы меняются, мы можем определить аспекты жизнедеятельности людей, оказывающие наибольшее влияние на климат. И даже если предсказать погоду на ближайший месяц вряд ли получится, вместе мы сможем сохранить климат на несколько веков вперёд.